[發明專利]基于激光可見光通信的SDI視頻傳輸系統

在審

• 申請號: 201611214601.8
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106791728A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 鄧銳;何晶;陳林
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H04N7/22
• 分類號: H04N7/22;H04N5/765
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明屬于自由空間光通信(Free-space Optical Communication,縮寫為FSO)技術領域。

(二)背景技術

自由空間光通信，在多種場景下有著引人注目的應用前景。它可應用于蜂窩網絡，實現高可靠性的回程線路，亦可應用于城市遭遇災難后的重建中，實現臨時的通信網絡。它無需注冊頻譜使用許可，無電磁輻射，相比于無線通信，更加綠色，它亦無需光纜連接，相比于光纖通信，其相關設備及組件的安裝更加方便。屬于自由空間光通信范疇的可見光通信，繼承了自由空間光通信的優點，近幾年在學術界掀起了一股熱潮。以發光二極管(LED)為光源的可見光通信技術，由于能夠同時提供照明與通信的能力，一時間被產業界所看好。然而，基于LED的可見光通信，其通信速率與帶寬往往受限于LED的調制帶寬。因此，為了實現更高的傳輸速率，近來有研究者提出使用激光二極管(LD)來替代LED實現基于激光的可見光通信(VLLC)。激光可見光通信得益于光源的優勢，相比于基于LED的可見光通信，能夠獲得更高的傳輸速率與更遠的傳輸距離。目前，它被認為在未來高速室內無線光網絡及數據中心中有著良好的應用潛力。

SDI接口是一種“數字分量串行接口”，常被用于傳輸串行數字視頻信號。按照清晰度及速率，SDI可分為標準清晰度SD-SDI、高清標準HD-SDI和3G-SDI三種，對應速率分別是270Mb/s、1.485Gb/s和2.97Gb/s。據我們所知，如果視頻信號反復壓縮和解壓縮，必將引起圖像質量下降和延時增加。因此，通常以SDI傳輸無壓縮視頻，相比于基于視頻壓縮與解壓縮的互聯網協議(IP)視頻傳輸的方式，時延更小，實時性能更佳。然而，SDI傳輸視頻，通常是基于有線連接，并且傳輸距離通常限制在100米以內。

通過結合激光可見光通信技術及SDI視頻傳輸技術，將能夠打破SDI視頻傳輸依賴有線傳輸且傳輸距離短的現狀。同時，在使用激光可見光通信技術的基礎上使用正交頻分復用技術，能夠有效提高信號頻譜效率，降低光源帶寬需求。另外，FPGA作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路，FPGA既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程門電路數有限的缺點。它的可重構、可配置性，使得調試與研發相對簡單。目前，FPGA在實現數字電路導通方面有著得天獨厚的優勢，正交頻分復用系統也常采用FPGA來實現調制與解調。本發明，將基于以上所提技術，實現基于激光可見光通信技術的三速SDI視頻傳輸系統。

(三)發明內容

從上文可知，本發明的目的是提供一種基于SDI視頻傳輸技術、激光可見光通信技術及OFDM調制技術實現的中遠距離無線連接的視頻傳輸裝置。本發明的具體方案如下：

裝置分為收發兩端。發射端由SDI信號輸入接口，線纜均衡器，可編程門陣列電路板，數模轉換器，激光二極管(LD)驅動電路以及激光二極管組成。

接收端由光電檢測器(含驅動與信號放大電路)，模數轉換器，可編程門陣列電路板，線纜均衡器，SDI信號輸出接口組成。

(四)附圖說明

圖1是本發明的裝置示意圖。

圖2是本發明在搭配個人電腦使用時的實驗配置圖。

1-SDI信號輸入接口

2-電纜均衡器

3-可編程邏輯門陣列電路(FPGA)板

4-數模轉換器

5-激光二極管(LD)驅動電路

6-激光二極管(LD)

7-光電檢測器(含驅動與信號放大電路)

8-模數轉換器

9-可編程邏輯門陣列電路(FPGA)板

10-電纜均衡器

11-SDI信號輸出接口

12-個人電腦(含高清晰度多媒體接口，HDMI)

13-HDMI轉SDI信號轉換器

14-SDI轉HDMI信號轉換器

15-高清液晶顯示器(含HDMI接口)

(五)具體實施方式

下面結合具體實驗例子和附圖，對本發明作具體說明。

由圖1所示，本發明中的裝置整體框架，各部件分別說明如下：

SDI輸入接口1，用于輸入SDI視頻信號；

電纜均衡器2，用于對輸入的SDI視頻信號做線纜均衡；

可編程邏輯門陣列電路(FPGA)板3，用于采集均衡后的SDI視頻信號進行數字信號處理實現OFDM調制，同時板載通用異步收發傳輸器(UART)串口，可供用戶使用上位機實現對電路板的調節；